Ученые из России впервые показали, что с помощью ультрафиолетового излучения и красного света можно контролировать редокс-изомерные состояния в комплексах фталоцианинов европия и самария. Информация о достижении отечественных специалистов появилась на сайте Российской академии наук.
Редокс-изомеризация — это явление внутримолекулярного переноса электрона, сопровождающееся существенными изменениями физико-химических характеристик молекул. Когда молекула переходит из одного редокс-изомерного состояния в другое, заметно меняются ее оптические свойства, магнитная восприимчивость и электропроводность. Эти процессы могут запускаться изменением давления, температуры или условиями окружающей среды, в которой находится вещество.
Молекула бис-фталоцианината европия или самария устроена подобно «сэндвичу»: два плоских слоя фталоцианинового лиганда заключают атом металла (европия или самария) посередине. Растворенная в органическом растворителе такая молекула имеет металл в максимальной степени окисления (+3). При образовании монослоя на водной поверхности возникает редокс-изомеризация: электрон перемещается с лиганда на металлоцентр, уменьшая степень окисления последнего до +2. Причина этого заключается в различии окружающих условий двух фталоцианинских слоев («палуб») — одна погружена в воду, другая контактирует с воздухом, вызывая электронный перенос.
Под воздействием ультрафиолетового света 250−400 нм на монослой бис-фталоцианината самария или европия внешний электрон катиона лантанида возбуждается, смещаясь с металлоцентра на фталоцианиновый лиганд. Этот процесс вызывает повышение степени окисления атома металла до +3. Постепенно, со временем, происходит спонтанный возврат системы в исходное состояние. Интересно отметить, что скорость обратного перехода можно значительно увеличить за счет дополнительного облучения монослоя красным светом. Он способствует быстрому восстановлению металлического центра до начальной степени окисления +2.
Основная задача состояла в воспроизведении выявленного уникального эффекта в тонкой пленке на твердой подложке. Следующим этапом стала оптимизация параметров переноса монослоя на твердую поверхность с использованием метода Ленгмюра-Блоджетт, позволяющего сохранять редокс-изомерное состояние комплексов (металл в степени окисления +2) в формируемой пленке. Выяснилось, что пленка на твердой подложке проявляет фотохромные редокс-изомерные превращения аналогично монослою на границе вода-воздух.
Переход электрона внутри молекулы, сопровождаемый изменением степени окисления металлоцентра, неизбежно влечет за собой модификации ключевых физико-химических характеристик материала, таких как магнитная восприимчивость и электропроводность. Благодаря этому эффекту бис-фталоцианинаты лантанидов отличаются от традиционных фотохромных соединений возможностью одновременно воздействовать не только на цвет, но и на целый ряд важных свойств. Такое многообразие возможностей делает эти соединения привлекательными кандидатами для создания функциональных материалов для молекулярной электроники.
Ранее в России создали неодимовый лазер с нестандартной длиной волны.
